基于VB的线性摩擦焊机上位机监控系统_郭海萍

学术论文RESEARCH64航空制造技术・2012 年第 17 期[摘要] 利用Visual Basic 开发了线性摩擦焊机上位机监控系统。

该系统实现了对下位机的监控和对焊接过程的自动控制，界面友好、操作简便、运行稳定。

关键词： 线性摩擦焊　上位机　VB[ABSTRACT] A linear friction welding (LFW) host computer control system based on visual basic (VB) is de-veloped. It realizes the monitoring and control of console machines, and the autocontrol of linear friction welding process. This control system provides user with friendly interfaces, can be easily manipulated, and can stably run.Keywords: Linear friction welding Host com-puter VB线性摩擦焊（Linear Friction Welding，LFW）是20世纪80年代末出现的一种新型焊接方法，用来焊接非圆截面的同种或异种材料构件，目前主要应用于航空发动机整体叶盘的制造中[1]。

这种焊接方法涉及的工艺参数众多，焊接过程高度自动化，因此，对过程监控和人机交互性方面有较高的要求。

Visual Basic（简称VB）功能强大，开发速度快，既能实现与不同下位机的通讯和完成过程监控，在数据处理和界面开发方面，又较一般的工业组态软件灵活。

本文就基于VB 开发了上位机监控系统，以实现对线性摩擦焊过程监控的功能。

1　系统总体结构监控系统硬件结构如图1所示。

上位机系统由一台研华工控计算机和PCI-1710数据采集卡、PC/MPI 适配器等组成。

油源和装夹子系统由西门子S7-300 PLC 控制，通过PC/MPI 适配器与上位机通信；振动伺服和顶锻伺服子系统由工控计算机控制，通过以太网与上位机通讯。

线性摩擦焊上位机系统主要有以下功能：（1）与PLC 通信，实现对装夹系统旋转伺服电机的监控以及对装夹系统各油缸的控制；（2）与振动伺服和顶锻伺服控制系统通讯，实现振幅、频率、摩擦压力、顶锻压力等焊接参数的设置，读取并保存下位机记录的实测焊接参数；（3）采集装夹系统各油路压力；（4）实现线性摩擦焊过程的自动循环控制；（5）绘制实测工艺曲线。

2　上位机软件的设计实现2.1　主程序结构上位机软件基于VB 6.0 开发。

为方便软件维护和扩展软件功能，上位机软件采用模块化设计，分为报警处理、油源监控、装夹系统监控、焊接监控、焊后数据处理等程序模块。

主程序结构如图2所示。

2.2　与PLC 通信上位机软件通过PC/MPI 适配器，使用PRODAVE_S7 V5.5软件包与西门子S7-300 PLC 通信。

PRODAVE 软件包的动态链接库（DLL）提供了大量的基于Windows 操作系统的动态链接库（DLL）函数，供开发者解决PLC 与PC 之间的数据交换和数据处理问题，这样，基于VB 的线性摩擦焊机上位机监控系统*Linear Friction Welding Host Computer Control System Based on Visual Basic中航工业北京航空制造工程研究所 郭海萍 周梦慰 江乐天 张田仓*　“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项“先进焊接技 术与装备创新能力平台”（2011ZX04016-061）项目资助。

图1　监控系统硬件结构Fig.1　Hardware structure of control system工控计算机（上位机）PCI-1710PCI 总线PC/MPI 适配器西门子S7-300PLC工控计算机（振动、顶锻伺服控制）振动子系统顶锻子系统装夹子系统油源子系统以太网DIOAIDOI:10.16080/j.issn1671-833x.2012.17.010学术论文RESEARCH2012 年第 17 期・航空制造技术65开发人员不需要熟悉复杂的通讯协议，也不需要编写PLC 一侧的通信程序，只需要调用相应的DLL 函数即可以实现通信[2]。

在本系统中，PLC 程序所有供上位机监控的参数变量都置于同一个DB 数据块中，以便上位机软件可以用一条指令全部一次性读取；上位机软件将所有要写入PLC 的控制变量写入一个DB 数据块中，PLC 程序以这个DB 数据块中的变量作为控制条件。

2.2.1　安装和配置PRODAVE安装PRODAVE_S7 软件包和STEP 7 后，在桌面执行菜单命令“开始”—“程序”—“PRODAVE_S7”—“PG-PC Interface”打开PG/PC 接口配置对话框，在接口参数列表框中选择“PCAdapter(MPI)”，在应用程序访问点列表框内选择“S7ONLINE(STEP7)”；点击【属性…】打开属性对话将“MPI”栏中的传输速率设为187.5kbit/s，其他参数采用默认设置，在“Local Connection”选项卡的“COMPort”选择框中设置实际使用的PC 串口的编号，传输速率设置为19.2kbit/s。

2.2.2　声明所需的DLL 函数和数据结构 （1）在VB 程序的标准模块中添加对PRODAVE_S7软件包DLL 函数的声明，代码如下：'基本功能Declare Function load_tool Lib "w95_s7.dll" (ByVal nr As Byte, ByVal dev As String, adr As plcadrtype) As LongDeclare Function new_ss Lib "w95_s7.dll" (ByVal nr As Byte) As LongDeclare Function unload_tool Lib "w95_s7.dll" () As Long'数据读写Declare Function db_read Lib "w95_s7.dll" (ByVal db As Long, ByVal dw As Long, anz As Long, value As Long) As LongDeclare Function db_write Lib "w95_s7.dll" (ByVal db As Long, ByVal dw As Long, anz As Long, value As Long) As LongDeclare Function d_field_read Lib "w95_s7.dll" (ByVal db As Long, ByVal nr As Long, ByVal anz As Long, value As Byte) As LongDeclare Function d_field_write Lib "w95_s7.dll" (ByVal db As Long, ByVal nr As Long, ByVal anz As Long, value As Byte) As Long'扩展功能Declare Function error_message Lib "komfort.dll" (ByVal nr As Long, ByVal value$) As LongDeclare Sub byte_boolean Lib "komfort.dll" (ByVal wert As Byte, buffer As Byte)（2）在VB 程序的标准模块中添加对PLC 地址列表所要求的数据结构的声明：Public Type plcadrtype adr As ByteSEGMENTID As Byte SLOTNO As Byte RACKNO As Byte End Type2.2.3　通信初始化（1）在MDI 窗体模块中声明一个私有变量作为PRPDAVE_S7软件包连接的PLC 地址列表：Private mudtPLCAdr(1) As plcadrtype。

（2）在MDI 窗体模块的Initialize 事件过程中初始化PLC 连接，代码如下：Private Sub MDIForm_Initialize()'初始化PLC 地址列表mudtPLCAdr(0).adr = 2mudtPLCAdr(0).SEGMENTID = 0mudtPLCAdr(0).RACKNO = 0mudtPLCAdr(0).SLOTNO = 2'连接PLCi = load_tool(1, "S7ONLINE", mudtPLCAdr(0))If i <> 0 Thenerror_message i, strstr = "No.Hex" & Hex(i) & vbCrLf & str图2　上位机软件主程序结构Fig.2　Overall structure of host computer software油源界面装夹界面焊接控制界面工艺曲线界面通信与PLC 与振动、顶锻伺服控制系统报警显示系统主要状态显示油源压力（3路）油液温度振动缸位置、压力顶锻缸位置夹具状态系统MDI 总界面学术论文RESEARCH66航空制造技术・2012 年第 17 期MsgBox str, vbOKOnly, "PLC 通讯错误"End If End Sub2.2.4　参数的读取和写入以上的通信初始化完成后，就可以在MDI 窗体模块中定时器控件的Timer 事件响应程序中调用d_field_read 函数读取PLC 中DB 数据块的参数了。

在需要向PLC 中写入数据处，可以随时调用db_write 或d_field_write 函数进行数据的写入。

2.3　焊接过程的自动循环控制这部分是整个上位机软件的核心。

它的功能主要是执行线性摩擦焊的自动循环控制程序，显示振动滑台位置、顶锻滑台位置、顶锻压力等主要设备状态，同时监控各个子系统的运行状况，以及提供自动焊接的不同运行方式。

自动焊接过程开始前，检查油源、装夹系统运行是否正常，判断振动、顶锻伺服控制系统是否已正确接收工艺参数。